Lubang Hitam Supermasif: Galactic Behemoths

Ada lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita. Itu tidak dapat dilihat secara langsung melalui teleskop atau dengan mata kita, tetapi para astronom tahu itu ada di sana. Bahkan, ada lubang hitam supermasif di hati banyak galaksi. Bagaimana para astronom mengetahui monster ini mengintai di inti galaksi? Mereka menggunakan berbagai metode untuk mempelajari cahaya saat melewati lubang hitam dan mereka juga mempelajari wilayah di sekitar lubang hitam untuk memahami bagaimana hal itu memengaruhi awan gas, debu, dan bahkan bintang di dekatnya. Saat ini, lubang hitam supermasif di Bima Sakti, yang disebut Sagitarius A *, adalah yang cukup sepi, dan para astronom memantaunya dalam banyak gelombang cahaya untuk memahami tindakannya.

Lubang hitam adalah favorit dalam cerita dan media fiksi ilmiah. Terkadang mereka digunakan sebagai perangkat plot untuk mengaktifkan semacam trik perjalanan antarbintang. Atau, mereka ditampilkan dalam perjalanan waktu atau elemen penting lainnya dari sebuah cerita. Betapapun menariknya dongeng-dongeng semacam itu, kenyataan di balik raksasa-raksasa aneh ini lebih menarik daripada yang bisa dibayangkan penulis. Apa saja fakta seputar lubang hitam supermasif? Adakah sains di balik penggambaran fiksi ilmiah tentang lubang hitam supermasif? Ayo cari tahu.

Umumnya, lubang hitam supermasif hanya apa yang namanya mereka katakan: benar-benar, lubang hitam yang sangat besar. Mereka mengukur ratusan ribu massa matahari (satu massa matahari sama dengan massa Matahari) hingga miliaran massa matahari. Mereka memiliki kekuatan luar biasa dan memiliki pengaruh luar biasa atas galaksi mereka.

Kebanyakan lubang hitam supermasif ada di inti galaksi. Lokasi pusat itu memungkinkan mereka untuk (setidaknya sebagian) membantu menyatukan galaksi. Gravitasi mereka sangat besar, karena massanya yang luar biasa, bahkan bintang-bintang yang jauhnya ratusan ribu tahun cahaya terikat dalam orbit di sekitar mereka dan inti galaksi yang mereka huni.

Setiap kali para astronom berbicara tentang lubang hitam, properti utama yang mereka gunakan yang membedakan lubang hitam dengan benda "normal" lainnya alam semesta adalah kepadatan. Ini adalah jumlah "barang" yang dimasukkan ke dalam volume lubang hitam. Kepadatan di inti lubang hitam sangat tinggi sehingga pada dasarnya menjadi tak terbatas. Secara khusus, volume (jumlah ruang lubang hitam dan massa tersembunyinya mengambil) mendekati nol. Itu berarti sedikit lebih dari sekedar titik kecil di ruang angkasa, tetapi titik kecil itu, yang disebut singularitas, mengandung massa yang luar biasa. Itu membuatnya sangat padat. Kepadatan itu tersebar di seluruh wilayah lubang hitam, dari singularitas ke event horizon (yang merupakan titik di mana gravitasi lubang hitam terlalu kuat untuk apa pun menolak.

Kedengarannya seolah-olah interior lubang hitam (di luar cakrawala peristiwa) bisa sangat hancur, tanpa ruang. Menariknya, ada eksperimen pemikiran yang mengatakan kepadatan rata-rata lubang hitam supermasif sebenarnya bisa kurang dari udara yang dihirup manusia. Bahkan, semakin besar massa, maka kurang padatnya lubang hitam supermasif adalah, jika seseorang mempertimbangkan seluruh volume area dari singularitas ke horizon peristiwa. Massa akan didistribusikan melalui wilayah itu, dengan lebih banyak massa di singularitas daripada di "pinggiran".

Jika itu benar, maka itu tidak hanya mungkin untuk mendekati lubang hitam supermasif, orang bisa secara teoritis jatuh ke dalam lubang hitam supermasif dan bertahan untuk beberapa waktu sampai mendekati keganjilan. Namun, ada satu masalah besar: gravitasi. Ini sangat kuat sehingga segala sesuatu yang melewati horizon peristiwa akan terkoyak oleh tarikan gravitasi yang ekstrem. Begitu banyak untuk perjalanan lubang cacing!

Pembentukan lubang hitam supermasif masih menjadi salah satu misteri astrofisika. Lubang hitam normal adalah sisa-sisa inti yang tertinggal dari supernova ledakan bintang masif. Semakin besar bintang, semakin besar lubang hitam yang tertinggal.

Karena itu, orang dapat berasumsi bahwa lubang hitam supermasif diciptakan dari runtuhnya bintang supermasif. Masalahnya adalah bahwa beberapa bintang seperti itu telah terdeteksi. Selain itu, fisika memberi tahu kita bahwa mereka seharusnya tidak ada di tempat pertama. Namun, mereka melakukannya. Bintang-bintang paling masif adalah puluhan hingga seratus kali massa Matahari. Beberapa hypergiant langka bisa mencapai 300 massa bintang. Tetap saja, bahkan monster-monster ini jauh sekali dari jenis-jenis massa yang diperlukan untuk membuat lubang hitam supermasif. Terus terang: BANYAK lebih banyak massa diperlukan untuk membuat lubang hitam supermasif daripada yang terkandung dalam bintang yang paling supermasif sekalipun.

Jadi, jika benda-benda ini tidak dibuat dengan cara tradisional lubang hitam lainnya, dari mana lubang hitam monster itu berasal? Gagasan utama adalah bahwa mereka membentuk lubang hitam yang jauh lebih kecil untuk membangun yang besar. Akhirnya, penumpukan massa akan mengarah pada penciptaan lubang hitam supermasif. Itu adalah teori hierarkis membangun lubang hitam supermasif. Ada beberapa masalah dengan teori itu karena memerlukan studi tentang lubang hitam supermasif "massa menengah". Mereka akan menjadi "di antara langkah" dari lubang hitam kecil ke monster supermasif. Para astronom mulai mendeteksi lebih dari ini dan mempelajari karakteristik khusus mereka untuk mengisi kekosongan dalam teori hierarkis.

Teori terkemuka lainnya tentang penciptaan lubang hitam supermasif adalah bahwa mereka terbentuk pada saat-saat pertama setelah Dentuman Besar. Tentu saja, tidak semua yang sepenuhnya dipahami tentang kondisi selama waktu itu untuk mengetahui bagaimana black hole memainkan peran dan apa yang memacu pembentukan mereka.

Pengamatan lubang hitam supermasif dan menengah diketahui dikenal bahwa teori merger kemungkinan penjelasan paling sederhana. Pemeriksaan lubang hitam supermasif tertua, paling jauh dan besar, quasar khusus, menunjukkan ada bukti itu penggabungan banyak galaksi memainkan peran. Ketika galaksi bergabung, tampaknya lubang hitam mereka juga. Merger memainkan peran dalam membentuk galaksi yang kita lihat hari ini, dan karenanya masuk akal bahwa lubang hitam pusatnya mungkin ikut serta untuk perjalanan dan tumbuh bersama galaksi. Menariknya, ketika lubang-lubang hitam itu bergabung, mereka mengirimkan banyak energi. Aksi ini juga memancarkan gelombang gravitasi, yang kini bisa diukur oleh para astronom.

Jika merger adalah jawabannya, maka mereka menyediakan solusi parsial untuk masalah lubang hitam menengah. Dalam kedua kasus, jawabannya belum jelas. Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk mengamati dan mengkarakterisasi galaksi dan lubang hitamnya.

Kembali ke fiksi ilmiah dan lubang hitam, ada properti yang sepenuhnya membengkokkan pikiran yang telah digunakan penulis. Kisah lebih cepat dari perjalanan ringan, perjalanan antarbintang dan perjalanan waktu meliputi novel-novel fiksi ilmiah. Bahkan ada teori bahwa black hole adalah pintu gerbang ke alam semesta alternatif.

Jadi, adakah bukti yang mendukung ide-ide ini? Sebenarnya, ya, meski hanya dalam keadaan yang sangat ekstrem. Gagasan menggunakan lubang hitam sebagai lubang cacing yang entah bagaimana menghubungkan kita dengan sisi lain alam semesta telah ada selama beberapa dekade. Itu adalah fantasi yang hebat dan fantastis yang mungkin tidak akan menjadi kenyataan dalam waktu dekat.

Kemungkinan bahkan telah dihitung menggunakan fisika dan Relativitas umum. Jadi, secara teoritis, hal-hal ini bisa terjadi, seperti yang ditunjukkan dalam film 2014 Antar bintang. Fisikawan yang bekerja dengan pembuat film datang dengan beberapa ide teoretis yang mendukung film dan bekerja secara ilmiah. Namun, teknologi yang dibutuhkan masih belum tersedia dan berbagai kondisi khusus perlu dipenuhi. Tapi siapa tahu - banyak teknologi yang digunakan manusia untuk penerbangan hari ini juga pernah dianggap mustahil.

• Lubang hitam supermasif ada di jantung banyak galaksi, termasuk Bima Sakti.
• Beberapa galaksi, seperti Galaksi Andromeda, mungkin memiliki lebih dari satu monster ini.
• Saat galaksi bergabung, lubang hitamnya juga bisa bergabung.
• Lubang hitam supermasif dapat memiliki hingga miliaran massa bintang yang tersembunyi di dalamnya.
• Bimasakti kita sendiri memiliki lubang hitam supermasif bernama Sagitarius A *

• Mohon, Lee. "Lubang Hitam Supermasif Mengalahkan Galaksi Mereka." NASA, NASA, 15 Feb. 2018, www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/supermassive-black-holes-are-outgrowing-their-galaxies.html.
• Saplakoglu, Yasemin. "Memusatkan perhatian pada Bagaimana Lubang Hitam Supermasif Terbentuk." Ilmiah Amerika, 29 September 2017, www.scientificamerican.com/article/zeroing-in-on-how-supermassive-black-holes-formed1/.
• “Lubang Hitam Supermasif | KOSMOS." Pusat Astrofisika dan Superkomputer, astronomi.swin.edu.au/cosmos/s/supermassive black hole.

Diedit dan diperbarui oleh Carolyn Collins Petersen.